无线携能通信系统中基于中继协作的物理层安全研究

发布时间：2021-04-29 01:57

　　时至今日,随着移动终端大规模的推广普及和各种无线多媒体业务形态的持续拓展,信息通信产业在飞速发展的同时,进展缓慢的电池技术已经无法满足无线网络中能量受限设备迫切的能量需求。基于无线信息和能量同时传输（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT）的无线携能通信技术的出现为解决能量受限设备的供能问题开辟了新的方向。SWIPT突破了传统无线通信只传播信息的技术局限性,将无线能量传输技术与传统通信技术相结合,促使无线网络在信息传输的同时为能量受限的移动设备提供稳定、可靠的能量。但是其开放的无线广播信道导致传输信息极易被非法设备拦截和监听,难以确保合法信息接收者的隐私安全。本文以分析SWIPT系统的安全性为切入点,基于协作技术设计了适应于不同SWIPT通信场景的物理层安全传输方案,主要贡献如下:首先,针对窃听信道条件下SWIPT多中继系统中的资源分配问题,结合放大转发和协作干扰方法,分别研究了以静态功率分配和动态功率分配机制为基础的物理层安全传输方案。考虑到高维多目标模型求解困难的问题,利用合法接收者和非法窃听者信道的差异... 

【文章来源】：河南大学河南省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
专用术语注释表
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状与进展
        1.2.1 无线携能通信研究
        1.2.2 物理层安全研究
    1.3 论文研究内容和安排
第2章 SWIPT系统的基础理论与相关技术
    2.1 SWIPT的相关技术
        2.1.1 无线能量传输技术
        2.1.2 接收端结构设计
    2.2 信息论基础
        2.2.1 信息量及信息熵
        2.2.2 信道容量
        2.2.3 窃听信道与保密容量定义
    2.3 物理层安全
        2.3.1 多天线技术
        2.3.2 中继协作技术
        2.3.3 人工噪声技术
        2.3.4 协作干扰技术
    2.4 小结
第3章 SWIPT系统中基于功率控制的物理层安全传输设计
    3.1 引言
    3.2 系统模型
    3.3 问题描述
    3.4 安全传输算法设计
        3.4.1 ZF-SPS波束形成算法
        3.4.2 ZF-DPS波束形成算法
    3.5 仿真实验对比分析
        3.5.1 发射功率对系统性能的影响
        3.5.2 窃听者/中继数目对系统性能的影响
    3.6 小结
第4章 SWIPT系统中基于折衷权重的物理层安全传输设计
    4.1 引言
    4.2 系统模型与问题描述
    4.3 安全传输算法设计
        4.3.1 mixed ZF-CJ波束形成算法
        4.3.2 基于分层优化的联合求解算法
    4.4 仿真实验对比分析
        4.4.1 折衷权重对系统性能的影响
        4.4.2 中继数目对系统性能的影响
        4.4.3 发射功率对系统性能的影响
    4.5 小结
第5章 SWIPT系统中基于用户协助的物理层安全传输设计
    5.1 引言
    5.2 系统模型与问题描述
    5.3 安全传输算法设计
        5.3.1 AN-aided SWIPT NOMA协作波束形成算法
        5.3.2 基于SCA的迭代优化算法
    5.4 仿真实验对比分析
        5.4.1 迭代算法的收敛性分析
        5.4.2 保密速率阈值对系统性能的影响
    5.5 小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于李雅普洛夫优化的TRAN-SWIPT能效安全传输方案[J]. 朱江,汪智豪.  系统工程与电子技术. 2019(12)
[2]异构携能通信网络顽健资源分配算法[J]. 徐勇军,胡圆,李国权,林金朝,陈前斌.  通信学报. 2019(07)
[3]信息和能量同传全双工中继信道的物理层安全方案[J]. 周皓瑗,雷维嘉.  重庆邮电大学学报(自然科学版). 2019(02)
[4]联合能量收集中继与全双工目的节点的安全资源分配方案[J]. 王伟,李鑫睿,殷柳国,章国安,张士兵.  通信学报. 2019(01)
[5]无线携能网络中一种基于时隙切换的中继辅助信能同传协议[J]. 洪鑫龙,许晓荣,石振波.  信号处理. 2018(12)
[6]非正交多址系统性能分析[J]. 王凯凯,张凯鑫.  通信技术. 2018(12)
[7]基于能量采集认知无线网中的资源分配方案研究[J]. 龙彦,张晓倩,方旭明,何蓉.  通信学报. 2018(09)
[8]基于信息能量同传的异构小蜂窝网络能效优化[J]. 樊自甫,李悦宁,胡敏,文陈陈.  计算机应用研究. 2019(01)
[9]大规模天线SWIPT的安全速率性能分析[J]. 鲍慧,张敏敏,姚亚青,王辉.  电信科学. 2017(09)
[10]无线通信系统中无线携能通信技术的性能研究[J]. 郭晶,卢锦.  陕西科技大学学报. 2017(03)

博士论文
[1]无线携能通信的能量效率优化与物理层安全研究[D]. 余红宴.西南大学 2017

硕士论文
[1]微波无线充电电路技术研究[D]. 徐博强.电子科技大学 2019
[2]无线携能通信系统物理层安全研究[D]. 张雪麒.南京邮电大学 2017
[3]无线携能通信系统物理层安全传输设计研究[D]. 王少行.南京邮电大学 2016
[4]基于人工噪声干扰的物理层安全传输研究[D]. 付星群.南昌大学 2016
[5]基于电磁感应耦合的无线电能传输研究[D]. 李松林.电子科技大学 2012



本文编号：3166609